Véhicule électrique

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Tesla Roadster

Un véhicule électrique est un véhicule dont la propulsion est assurée par un moteur fonctionnant exclusivement à l’énergie électrique, à la différence des véhicules hybrides, disposant fréquemment de deux moteurs dont un électrique.

[modifier] Véhicules ferroviaires

Le transport ferroviaire est celui qui fait le plus largement appel à la traction électrique. Si la traction à vapeur a quasiment disparu, il reste de nombreuses locomotives diesel. Les modes de transport ferroviaires urbains sont quasiment tous électriques. Voir les articles :

[modifier] Véhicules routiers

Les véhicules routiers électriques ont vu le jour au début du XX^e siècle, la Jamais Contente fut ainsi la première voiture à dépasser les 100km/h, de petits véhicules de livraison furent en outre utilisés. Le moteur à explosion fit bien plus de progrès que les accumulateurs et le véhicule routier électrique tomba vite en désuétude. Le transport automobile commencera à se préoccuper de rechercher dans la voiture électrique un moyen de transport ne polluant pas l'air durant son fonctionnement, avec l'avènement des questions de pollutions atmosphérique (gaz à effet de serre et particules) et sonores.

8 000 véhicules électriques circulent en France dont 5 000 voitures sur les 11 000 présents en Europe.

EDF, qui possède encore 1 500 véhicules électriques a annoncé le 5 septembre 2007 un partenariat technologique avec Toyota, portant sur l'évaluation et le développement des véhicules hybrides rechargeables et des bornes de recharges, dans les parkings et sur le réseau routier.^[1]

D'un point de vue technique, la charge des batteries ne se fait pas sans perte (rendement de la centrale électrique, perte de transport de l'électricité jusqu'à l'usager, perte à la charge, perte à la décharge, rendement du moteur électrique) ce qui réduit le rendement énergétique depuis la production électrique jusqu'aux kilomètres parcourus ; ce rendement reste très supérieur à celui des moteurs à explosion qui est de l'ordre de 35 %. Les batteries étaient jusqu'à maintenant particulièrement lourdes, accroissant l'énergie nécessaire au déplacement du véhicule et son inertie. La puissance instantanée disponible d'une batterie diminue au fur et à mesure qu'elle se décharge ce qui entraîne des performances réduites en fin d'autonomie; enfin sa capacité totale (qui détermine l'autonomie) diminue très vite au fil des ans et en fonction du nombre de cycles de charge et décharge.

Mais les véhicules électriques présentent également des avantages séduisants. Leur « carburant » est moins cher, ils sont plus simples d'entretien et le moteur peut effectuer jusqu'à 1 million de km pour les voitures. Le surcoût à l'achat est réduit par des aides d'État, une voiture électrique est amortie en 6 ans et un scooter électrique en 2 ans par rapport à un modèle conventionnel.^{[réf. nécessaire]}

Leur principal inconvénient réside aujourd'hui dans leur faible autonomie, leur prix d'achat élevé, notamment pour les batteries qui sont généralement proposées en location par les constructeurs, un service après vente inadapté (tant au niveau du savoir-faire que de la répartition géographique) et un prix de revente totalement dépendant de l'état des batteries. L'économie du véhicule électrique fait que son prix de revient kilométrique (prk), intégrant l'ensemble des coûts et produits (coût d'acquisition, aides de l'état, produit de revente), est largement supérieur à celui d'un véhicule diesel.

[modifier] Les voitures électriques

Article détaillé : Voiture électrique.

[modifier] Véhicules lourds électriques

Les autobus électriques sont généralement de petits véhicules équipés de racks interchangeables de batteries au plomb, utilisés sur de très courtes distances. Ils sont par exemple employés à Rome et à Arcachon pour transporter les passagers dans les petites rues du centre ville fermées à la circulation. L'autonomie reste un point sensible, d'abord parce qu'elle impose de changer souvent les batteries et que ces changement doivent se faire dans un lieu proche de la ligne. Il est donc nécessaire de posséder un hangar proche de la zone d'exploitation.

On trouve également un certain nombre de véhicules hybrides et également le trolleybus qui est un autobus électrique alimenté par des perches branchées sur deux lignes de contact aériennes.

Parmi les variantes, il existe également le trolleybus/autobus électrique utilisé en mode autobus électrique en centre ville, ce qui permet de s'affranchir des lignes d'alimentation électrique dans la ville, puis alimenté par des lignes électriques en dehors du centre. Ce second mode permet alors l'alimentation du système de propulsion et la recharge des batteries pour le fonctionnement autonome dans la partie centrale du trajet. Cette approche permet de s'affranchir du problème de changement de batterie pour recharge évoqué précédemment.

Les véhicules de voirie, notamment les bennes à ordures, connaissent un certain nombre d'applications électriques. Ces véhicules peuvent bénéficier d'une propulsion bimodale, électrique en ville et thermique vers l'usine de retraitement.

[modifier] Les scooters électriques

scooter électrique en train de charger devant un magasin de Suzhou en Chine

Le scooter électrique est une application intéressante car la limitation légale en France de performance imposée aux deux roues de moins de 50 cm³ permet d'obtenir des performances très proches de celles des véhicules thermiques. Les scooters électriques se rechargent en quelques heures sur un simple prise de courant 220V 16A. (En 2006 seuls les VAE, Vélos à assistance électrique, sont équipés d'une batterie amovible rechargeable à domicile.)

On peut attendre d'un scooter électrique une vitesse de 45 km/h pour une autonomie de 40 à 70 km.

Les prochaines générations de scooters électriques devraient avoir des performances comparables aux scooters de 125 cm³ : vitesse jusqu'à 110 km/h et une autonomie de 100 km.

[modifier] Les quads électriques

Des quads électriques sont testés depuis peu par La Poste pour la distribution du courrier car il est à mi-chemin entre le deux-roue motorisé et la voiture. Si l'expérience est concluante La Poste pourrait se doter de 3000 de ces modèles d'ici à 2012.^[2]

[modifier] Une réussite conditionnée à l'amélioration des batteries

Dans le courant de l'année 2005, l'idée de la voiture électrique a refait son apparition. Des projets portés par des industriels étrangers au monde de l'automobile, ont misé sur des technologies de batteries nettement plus performantes que les antiques batteries au plomb. Quelques prototypes ont été produits, dont certains ont été conçus comme des véhicules à part entière et non pas comme des véhicules conventionnels électrifiés.^{[réf. nécessaire]}

Ces progrès techniques à venir laissent entrevoir de nettes améliorations. L'évolution du marché du pétrole, des autres technologies de véhicules propres et de la sensibilité de l'opinion publique sur les questions de la pollution et des gaz à effet de serre décideront de l'avenir de ces véhicules.

Les batteries futures devront vieillir sans perdre leur capacité, que ce soit avec le temps comme avec les cycles de charge et de décharge, et être composées de matériaux recyclables et non polluants (c'est-à-dire sans métaux lourds), pour correspondre à cet idéal écologique.^{[réf. nécessaire]}

[modifier] Véhicules aériens

Le transport aérien ne fait pas appel à l'énergie électrique. Essentiellement, cela tient au poids important des batteries ou à l'énorme surface de capteurs solaires nécessaire pour produire l'énergie. Ces éléments vont vivement à l'encontre de l'implantation dans un avion qui a de drastiques contraintes de poids et de taille.^{[réf. nécessaire]}

Toutefois, l'énergie, la puissance disponibles et le poids des nouvelles batteries permettent leur incorporation à certains aéronefs, tels que les motoplaneurs ultralégers à motorisation électrique.

L'énergie disponible à bord permet l'envol, et même plusieurs envols successifs sans recharge des batteries. Le vol se poursuit alors après rétraction de l'ensemble propulsif dans le fuselage, en retrouvant les qualités de vol et de finesse d'un bon planeur (finesse 40 typiquement). Plusieurs modèles sont disponibles sur le marché tels que l'"APIS E" et le "SILENT E" par exemple.

Des développements se poursuivent pour améliorer les performances de l'ensemble propulsif et font l'objet de multiples projets, tant dans les universités que chez les industriels. Bien évidemment, l’idéal serait de recharger en vol les batteries, ce qui est envisageable par des panneaux solaires ou par l'utilisation du moteur en générateur électrique à l'occasion d'une descente prolongée, hélice en moulinet.

Cette conception permettrait alors d'imaginer un vol diurne au gré du soleil. L'évolution des performances des panneaux solaires photovoltaïques, en performance et coûts, laisse à penser que cette idée n'est plus une utopie.(voir à ce sujet le prototype Icare 2)

Pour information, il y a eu le vol d'un appareil électrique modèle réduit, appelé "SOLONG UAV", (avec batteries et panneaux solaires), d'une durée de plus de 24 h en Californie, vol réalisé en pilotage automatique pour des raisons évidentes de visibilité et d'altitude de vol. Il faut également citer l'intérêt grandissant dans le domaine des drones de toutes tailles à usage civil et militaire pour la propulsion électrique.

Des projets associant propulsion électrique panneaux photovoltaïques et pile à combustible font aussi l'objet d'études en vue de pouvoir réaliser des vols de longue durée à haute altitude.

Il convient, pour finir de citer le projet de tour du monde en avion solaire actuellement en étude en Suisse par une équipe réunie auprès d'un célèbre aéronaute : le projet Solar Impulse.

Saluons également le vol le 17/07/2006 d'un avion développé au Tokyo Institute Technology et piloté par un étudiant pesant 53 kg. Cet avion à moteur électrique utilise l'énergie contenue par un ensemble de 160 piles type AA. Le vol à permis de parcourir la distance de 391 m à 5 m du sol.

Pour finir, il convient de ne pas oublier de mentionner le planeur électrique ANTARES 20E.

[modifier] Navires

La propulsion électrique est utilisée pour des navires de guerre : sous-marins (pour son fonctionnement anaérobique dès 1860 et pour son avantage acoustique) et porte-avions. Ils fabriquent leur énergie grâce à une centrale nucléaire embarquée. Très tôt, certains paquebots de luxe et navires de fort tonnage ont également utilisé la propulsion turboélectrique comme - dans les années 1930 - Le Normandie (France), Le Patria (Allemagne) ou - plus récemment - Le Queen Mary 2.

Des avantages de la propulsion électrique sont alors :

la réduction des vibrations engendrées par une motorisation de haute puissance (sous-marins ou navires de croisière),
parfait contrôle du couple moteur (pour les brise-glaces ou les navires à positionnement par satellite, ou les ferries),
la simplification de l'architecture du navire, en séparant physiquement production de l'énergie et motorisation (pour les tankers)
maintenance diminuée (pour tous les navires).

[modifier] Modélisme

La faible autonomie des batteries n'est pas un problème pour les modèles réduits, qui utilisent l'électricité pour la propulsion et la commande de petits bateaux, de voitures, de motoplaneurs, d'avions et même récemment, de petits hélicoptères.